專利名稱：一種分段變截面繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于繞組領(lǐng)域，具體涉及一種分段變截面繞組。
背景技術(shù)：
如圖1、2所示，繞組是調(diào)壓器、穩(wěn)壓器和某些調(diào)壓變壓器的核心部件，雖然其一次和二次的電壓在有時(shí)可能不同，繞組中電流不同。但是本質(zhì)上都是一次向二次傳遞電功率。為分析方便，先忽略變壓器T的損耗(假設(shè)變壓器T的損耗為零)。并為計(jì)算方便假設(shè)一次和二次的額定電壓均為Ue=200V，變壓器T的功率為2000W。首先認(rèn)為一次輸入是正常的額定值200V，這樣一次電流為:Z1 = PlZfZl= 2000/200 = KU。忽略變壓器T 的損耗，U2 = 200F" , J2 =IOjI , JP2 = U7 x/2 = 200x10 = 2000^。

忽略變壓器τ的損耗，變壓器的額定功率P,=巧=P2=2 joir。調(diào)壓器、穩(wěn)壓器和某些調(diào)壓變壓器的主要功能就是“調(diào)壓”(穩(wěn)壓)，亦即在當(dāng)輸入線路電壓U1波動(dòng)(不穩(wěn)定，高于或低于額定值200V)時(shí)，保持二次輸出電壓U2為額定值200V
(實(shí)際為一個(gè)接近于額定值的穩(wěn)定值)。但是，很少有能夠保持二次輸出功車巧維持等于巧
不變，這在稍后加以闡述。調(diào)壓和穩(wěn)壓的本質(zhì)都是“變壓”和傳送電功率，只是二者強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)不同，目的不同而已。首先是論述清楚穩(wěn)壓功能，調(diào)壓功能就也很容易理解了。穩(wěn)壓功能是當(dāng)輸入線路電壓波動(dòng)或負(fù)載變化引起輸出(二次)電壓不為所要求的額定電壓時(shí)，按照一定的規(guī)則適當(dāng)調(diào)整接入線路的一次繞組抽頭位置來改變變比，從而達(dá)到穩(wěn)定二次電壓的目的。具體過程結(jié)合附圖1詳述如下。當(dāng)輸入電壓高于額定電壓(Ue=200V)時(shí)，例如仏=250￥，這時(shí)檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)就將一次繞組的抽頭由調(diào)A3至A4,變壓器T變成了降壓變壓器，從而保持二次電壓U2=200V不變。當(dāng)輸入線路電壓低于額定電壓(Ue=200V)時(shí)，例如U1=ISOV,這時(shí)檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)就將一次繞組的抽頭由調(diào)A3至A2，變壓器T變成了升壓變壓器，從而保持二次電壓U2=200V不變。變壓器繞組線徑的粗細(xì)是根據(jù)所設(shè)計(jì)的電流大小決定的，亦即當(dāng)電壓穩(wěn)定不變時(shí)是由輸送的功率決定的。變壓器繞組線徑一旦選定制作好后就是固定的不能改變的了。在輸入電壓U1為額定值200V時(shí)，若不考慮損耗，前面已經(jīng)算出J3=A = IOJi輸
送的功率為A=Ji = 2000IT。下面討論當(dāng)一次電壓U1不是額定值200V時(shí)的情況。①當(dāng)一次電壓U1高于額定值200V時(shí)，例如IZ1 =2507時(shí)，為了維持二次電壓 /2 =2007為不變，需要將一次繞組抽頭調(diào)至A4，這時(shí)變壓器T工作在降壓狀態(tài)下。如果輸送的功率仍然是月=2000,,則一次側(cè)電流為A = P1ZIZ1 =2000/250 = 83,比一次為額定
電壓200V時(shí)的I1=IOA少了 2A。②當(dāng)一次電壓U1低于額定值200V時(shí)，例如 Λ = IOOF時(shí)，為了維持二次電壓U2 = 200F為不變，需要將一次繞組抽頭調(diào)至A1，這時(shí)變壓器T工作在升壓狀態(tài)下。如果輸送的功率仍然是片=2000T,則一次側(cè)電流必須為J1=片/U1 =2000/100 =203,比一次為額定電壓200V時(shí)的I1=IOA多了 10A。下面分三種情況討論變壓器一次繞組的線徑的問題:
①如果按照一次為額定電壓時(shí)的額定電流I1=IOA選擇一次繞組的線徑。那么當(dāng)一次電壓高于額定值200V時(shí)，一次電流要減少(在輸送的功率不變的情況下，如上述的8A〈10A)，導(dǎo)線不會(huì)發(fā)熱，變壓器可以正常工作；但是，當(dāng)一次電壓低于額定值200V時(shí)，一次電流要增大(在輸送的功率不變的情況下，如上述的20A>10A)，導(dǎo)線就會(huì)發(fā)熱，變壓器不能長(zhǎng)時(shí)正常工作?？梢姡凑找淮晤~定條件(額定電壓下的額定電流值)選擇一次繞組線徑，不能兼顧一次電壓低于額定值時(shí)的情況。②如果按照一次為最高允許電壓(例如上述250V)時(shí)的電流I1=8A選擇一次繞組的線徑。那么當(dāng)一次電壓為額定值200V時(shí)，一次電流要增加為IOA (>8A);當(dāng)一次電壓更低時(shí)，例如IOOV時(shí)，一次電流增加更多，為20A (>>8A)?？梢?，按照一次最高電壓條件選擇一次繞組線徑的方案更不可行，就是在一次為額定電壓條件下都會(huì)發(fā)熱而不能長(zhǎng)時(shí)正常工作，更不用說在更低的一次電壓下的情況了。③如果按照一次為最低允許電壓(例如上述100V)時(shí)的電流Ii=20A選擇一次繞組的線徑。那么當(dāng)一次電壓為額定值200V時(shí)，一次電流要減少為IOA (〈20A);當(dāng)一次電壓更高時(shí)，例如250V時(shí)，一次電流減少更 多，為8A (〈〈20A)?？梢姡凑找淮巫畹碗妷簵l件選擇一次繞組線徑的方案是可行的，無論一次為額定電壓條件下還是高于額定電壓條件下，都不會(huì)發(fā)熱而能長(zhǎng)時(shí)正常工作。但是，整個(gè)一次繞組的線徑都是較粗(按照20A選擇的)的導(dǎo)線，既增加了變壓器的重量，又浪費(fèi)了寶貴的銅線資源，增加了最終產(chǎn)品的成本和造價(jià)。上述三種問題覆蓋了所有實(shí)際可能的情況。綜上所述，可見，目前現(xiàn)有的繞組很難在功能、性能和成本之間進(jìn)行權(quán)衡，也很難得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。穩(wěn)壓器目的是使二次電壓穩(wěn)定在所需要的額定電壓(如U2e=200V)，已如上述。而調(diào)壓器是根據(jù)具體實(shí)際需要調(diào)節(jié)變壓器T的二次抽頭，獲得所需要的二次電壓，如圖2所示。當(dāng)二次輸出電壓低于額定電壓(U2e=200V)時(shí)，將變壓器T的二次抽頭向變比高的方向調(diào)整，例如從B3調(diào)整至B4 ;反之，當(dāng)二次輸出電壓高于額定電壓(U2e=200V)時(shí)，將變壓器T的二次抽頭向變比低的方向調(diào)整，例如從B3調(diào)整至B4或I。調(diào)壓穩(wěn)壓器就是將二次輸出電壓調(diào)整并穩(wěn)定在所需要的電壓值處，并非一定要穩(wěn)定在額定電壓值處。無論是交流穩(wěn)壓器、調(diào)壓器還是調(diào)壓穩(wěn)壓器的實(shí)質(zhì)都是調(diào)整變壓器的變比，因此都涉及到與上述交流穩(wěn)壓器一樣的繞組截面選擇問題，以及分段變截面可以節(jié)約銅材降低造價(jià)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種分段變截面繞組，該分段變截面繞組可減小產(chǎn)品體積，降低產(chǎn)品成本。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種分段變截面繞組，包括一次繞組和二次繞組；所述一次繞組和/或二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將一次繞組或二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，所述每個(gè)區(qū)段的橫截面面積各不相同。進(jìn)一步的，若一次繞組具有多個(gè)抽頭，二次繞組為單一繞組，所述多個(gè)抽頭將一次繞組分為多個(gè)區(qū)段，任意一個(gè)區(qū)段的橫截面面積&.=///，其中為該區(qū)段的額定電流，/為一次繞組中的電流密度。進(jìn)一步·的，若一次繞組為單一繞組，二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，任意一個(gè)區(qū)段的橫截面面積&.=///，其中為該區(qū)段的額定電流，/為二次繞組中的電流密度。本發(fā)明所述的分段變截面繞組通過將繞組分為多個(gè)區(qū)段，并使每個(gè)區(qū)段的橫截面各不相同，使得繞組既能夠完成變壓或穩(wěn)壓，以及向二次繞組輸送電能的功能，又可以節(jié)省銅材，減小變壓器或穩(wěn)壓器等產(chǎn)品的體積和降低造價(jià)。


圖1為多抽頭繞組用于交流穩(wěn)壓器的工作原理圖。圖2為多抽頭繞組用于交流調(diào)壓器的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供了一種分段變截面繞組，包括一次繞組和二次繞組；所述一次繞組和/或二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將一次繞組或二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，所述每個(gè)區(qū)段的橫截面面積各不相同。抽頭的多少是根據(jù)具體的穩(wěn)壓(調(diào)壓)精度而定。本實(shí)施例以一次繞組具有多個(gè)抽頭，二次繞組為單一繞組的變壓器為例進(jìn)行說明，如圖1所示。一次繞組每個(gè)區(qū)段的橫截面確定方法如下:
首先根據(jù)變壓器的允許工作溫升(AT)確定繞組中的電流密度J，再由各區(qū)段的電流即可求出各段的線徑。例如，根據(jù)變壓器設(shè)計(jì)手冊(cè):自然冷卻時(shí)，AT=50°C時(shí)，J=4A/mm2。(I)先求出各段電流 A0-A1 段:I1_0=2000ff/100V=20A ；
A0-A2 段:
權(quán)利要求
1.一種分段變截面繞組，包括一次繞組和二次繞組；其特征在于，所述一次繞組和/或二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將一次繞組或二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，所述每個(gè)區(qū)段的橫截面面積各不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段變截面繞組，其特征在于，若一次繞組具有多個(gè)抽頭，二次繞組為單一繞組，所述多個(gè)抽頭將一次繞組分為多個(gè)區(qū)段，任意一個(gè)區(qū)段的橫截面面積Si=IiZJ,其中為該區(qū)段的額定電流，J為一次繞組中的電流密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段變截面繞組，其特征在于，若一次繞組為單一繞組，二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，任意一個(gè)區(qū)段的橫截面面積Si=IiZJ,其中為該區(qū)段的額 定電流，J為二次繞組中的電流密度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分段變截面繞組，包括一次繞組和二次繞組；所述一次繞組和/或二次繞組具有多個(gè)抽頭，所述多個(gè)抽頭將一次繞組或二次繞組分為多個(gè)區(qū)段，所述每個(gè)區(qū)段的橫截面面積各不相同。本發(fā)明所述的分段變截面繞組通過將繞組分為多個(gè)區(qū)段，并使每個(gè)區(qū)段的橫截面各不相同，使得繞組既能夠完成變壓或穩(wěn)壓(需測(cè)控部件配合)，以及向二次繞組輸送電能的功能，又可以節(jié)省銅材，減小變壓器或穩(wěn)壓器等產(chǎn)品的體積和降低造價(jià)。
文檔編號(hào)H01F5/00GK103227021SQ201310192130
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月21日
發(fā)明者滕敏亮, 滕騰, 滕軍, 張文超, 王耀華, 林建豪, 余浩, 范桂芳, 蔡景國, 金珍海, 雷建峰 申請(qǐng)人:浙江騰騰電氣有限公司